Thiết kế nhà trồng thông minh sử dụng arduino

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN  KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO GVHD ThS NGUYỄN TRUNG DŨNG LỚP DHDKTD11C SVTH BÙI MINH TỨ 15091781 TẠ ĐÌNH THOÁT 15069321 PHAN VŨ MINH ĐẠT 15056241 NGUYỄN TRUNG TOÀN 15049911 TP Hồ Chí Minh, năm 2019 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN  KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO GVHD ThS NGUYỄN TR.

BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN - - KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO GVHD: ThS NGUYỄN TRUNG DŨNG LỚP: DHDKTD11C SVTH: BÙI MINH TỨ 15091781 TẠ ĐÌNH THỐT 15069321 PHAN VŨ MINH ĐẠT 15056241 NGUYỄN TRUNG TOÀN 15049911 TP.Hồ Chí Minh, năm 2019 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN - - KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO ` GVHD: ThS NGUYỄN TRUNG DŨNG LỚP: DHDKTD11C SVTH: BÙI MINH TỨ 15091781 TẠ ĐÌNH THỐT 15069321 PHAN VŨ MINH ĐẠT 15056241 NGUYỄN TRUNG TỒN 15049911 TP.Hồ Chí Minh, năm 2019 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (1): Tạ Đình Thốt MSSV: 15069321 (2): Bùi Minh Tứ MSSV: 15091781 (3): Nguyễn Trung Toàn MSSV: 15049911 (4): Phan Vũ Minh Đạt MSSV: 15056241 Tên đề tài THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THƠNG MÌNH SỬ DỤNG ARDUINO Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) Thiết kế điều khiển mơ hình nhà kính thơng minh sử dụng Arduino Kết dự kiến Thiết kế lấp ráp phần cứng mơ hình nhà kính Ứng dụng thành cơng Arduino vào điều khiển mơ hình Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20… Sinh viên Trưởng môn i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ngày tháng năm GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ii NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ngày tháng năm HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN (Ký ghi rõ họ tên) iii MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vii LỜI MỞ ĐẦU viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tầm quan trọng đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Nhà trồng thơng minh ngồi thực tiễn 10 CHƯƠNG 11 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG, PHẦN MỀM, GIAO THỨC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 11 2.1 Giới thiệu phần cứng 11 2.1.1 Module Arduino Mega 2560 11 2.1.1.1 Sơ lược Arduino Mega 2560 11 2.1.1.2 Thông số kỹ thuật 12 2.1.2 Module Wifi ESP8266 V1 13 2.1.2.1 Sơ lược Module Wifi ESP8266 V1 13 2.1.2.2 Một số thông số 13 2.1.3 Module Light Sensor 14 2.1.3.1 Sơ lược Module Light Sensor 14 2.1.3.2 Thông số kĩ thuật 14 2.1.4 Module Sensor (temperature and humidity) of the air 15 iv 2.1.4.1 Sơ lược Module Sensor of the air 15 2.1.4.2 Thông số kỹ thuật 15 2.1.5 Module Soil Moisture Sensor 16 2.1.5.1 Sơ lược Module Soil Moisture Sensor 16 2.1.5.1.1 Cảm biến độ ẩm đất 16 2.1.5.1.2 Module chuyển đổi 17 2.1.5.2 Thông số kỹ thuật 17 2.1.6 Màn hiǹ h LCD 18 2.1.6.1 Sơ lươ ̣c về màn hình LCD 18 2.1.6.2 Thông số ki ̃ thuâ ̣t 18 2.1.7 Mạch điều khiển động L298 20 2.1.7.1 Giới thiệu mạch điều khiển động L298 20 2.1.7.2 Thông số kĩ thuật 20 2.2 Giới thiệu phần mềm 21 2.2.1 Giới thiệu phần mềm Arduino IDE 21 2.2.2 Giới thiệu phần mềm Blynk 25 2.3 Giao thức ứng dụng đề tài 27 2.3.1 Giao thức cho Firmware 27 2.3.1.1 Giới thiệu giao thức I2C 27 2.3.1.2 Giới thiệu giao thức SPI 29 CHƯƠNG 31 PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ ĐỀ TÀI 31 3.1 Yêu cầu đề tài 31 3.2 Thiết kế 31 3.2.1 Sơ đồ khối lưu đồ giải thuật 31 3.3 Nguyên lí hoạt động 32 CHƯƠNG 38 THI CƠNG MƠ HÌNH 38 4.1 Thi công phần mềm 38 4.1.1 Mạch nguyên lí mạch PCB 38 4.2 Thi công phần cứng 47 v CHƯƠNG 53 KẾT LUẬN VÀ HƯƠNG PHÁT TRIỂN ĐÈ TÀI 53 5.1 Các vấn đề nghiên cứu làm 53 5.2 Đánh giá hệ thống 53 5.3 Hướng phát triển đề tài 53 CHƯƠNG 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 55 LỜI CẢM ƠN 71 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.Mơ hình thực tế 10 Hình 2.1 Module Arduino Mega 2560 11 Hình 2.2 Module Wifi ESP8266 V1 13 Hình 2.3 Module Light Sensor 14 Hình 2.4 Module Sensor (temperature and humidity) of the air 15 Hình 2.5 Module Soil Moisture Sensor 16 Hình 2.6 Cảm biến độ ẩm đất 16 Hình 2.7 Module chuyển đổi 17 Hình 2.8 Màn hình LCD 18 Hình 2.9 Mạch điều khiển động L298 20 Hình 2.10 Giao diện phần mềm Arduino IDE 22 Hình 2.11 Các loại board mà phần mềm Arduino IDE hỗ trợ 22 Hình 2.12 Chức năng, thao tác phần mềm Arduino IDE 23 Hình 2.13 Chương trình mẫu dimmer Arduino 24 Hình 2.14 Phần mềm Blynk 25 Hình 2.15 Cách thức hoạt động blynk 26 vi Hình 2.16 Hướng truyền liệu giao thức I2C 27 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 31 Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật chế độ AUTO .32 Hình 3.3 Nguyến tắc hoạt động phận nhiệt độ 33 Hình 3.4 Nguyến tắc hoạt động phận độ ẩm 34 Hình 3.5 Nguyến tắc hoạt động phận độ ẩm đất 35 Hình 3.6 Nguyến tắc hoạt động phận ánh sáng 36 Hình 3.7 Giao diện blynk 37 Hình 4.1 Mạch PCB 3D .38 Hình 4.2 Mạch PCB 2D .39 Hình 4.3 Mạch in PDF 40 Hình 4.4 Mạch nguyên lý 41 Hình 4.5 Sơ đồ chân Arduino 41 Hình 4.6 Sơ đồ dây cơng tắc điều khiển 42 Hình 4.7 Sơ đồ dây công tắc rèm 43 Hình 4.8 Sơ đồ dây cơng tắc hành trình 44 Hình 4.9 Sơ đồ dây công tắc .45 Hình 4.10 Minh hoạ thiết bị PROTEUS 46 Hình 4.11 Sơ đồ chân LCD 16x2 46 Hình 4.12 Bộ khung mơ hình 47 Hình 4.13 Động kéo rèm 48 Hình 4.14 Động nhỏ giọt 49 Hình 4.15 Rèm, quạt, bóng đèn .50 Hình 4.16 Quạt 50 Hình 4.17 Cơng tắc hành trình 51 Hình 4.18 Cơng tắc hành trình 51 Hình 4.19 Mơ hình hồn chỉnh 52 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT • • • • • • • • Các từ viế t tắ t N.Đ Đ.A.Đ Đ A A.S CTHT1 CTHT2 Bom NG Bom PS Ý nghiã • • • • • • • • Nhiê ̣t đô ̣ Đô ̣ ẩ m đấ t Đô ̣ ẩ m Ánh sáng Công tắ t hành trin ̀ h1 Công tắ t hành trin ̀ h2 Bơm nhỏ gio ̣t Bơm phun sương vii LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật Đặc biệt lĩnh vực điện, điện tử tạo nên động lực thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ đáp ứng nhu cầu người sống Con người với trợ giúp máy móc, cơng cụ thơng minh khơng phải trực tiếp làm việc, hay công việc mà người làm với khả mà việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hoàn toàn tự động mang lại lợi ích to lớn, giảm nhẹ tối ưu hóa cơng việc Với tiến đáp ứng nhu cầu người sống đại nói chung phát triển ứng dụng việc nghiên cứu, phát triển khoa học kĩ thuật nói riêng Xuất phát từ thực tế đó, việc học tập sử dụng Arduino khơng thể thiếu sinh viên khối kĩ thuật sinh viên khoa Điện-Điện tử, Điện tử viễn thông, Không cung cấp cho sinh viên kiến thức vi điều khiển mà giúp sinh viên xây dựng hệ thống thiết bị kỹ thuật đại Vì nhóm em áp dụng kiến thức vào đề tài minh Trong cấu hình hệ thống tưới tiêu hệ thống điều khiển đóng vai trị quan trọng, định hoạt động hệ thống Hiện nay, nhà trồng thông minh thường điều khiển ba phương pháp chính: Điều khiển vi xử lí, điều khiển PLC điều khiển Arduino Trong Arduino có ưu điểm như: độ tin cậy cao, rẻ tiền, ứng dụng điều khiển phạm vi rộng, điều khiển tốc độ thang máy mượt nên sử dụng phổ biến Tham gia nghiên cứu đề tài: “Thiết kế nhà trồng thông minh sử dụng Arduino” Dưới sư hướng dẫn thầy Nguyễn Trung Dũng Trong trình tìm hiểu thi cơng đề tài có nhiều vấn đề chưa mong muốn, chúng em mong nhận nhận xét bảo thầy, để chúng em hiểu biết thêm ứng dụng tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn viii GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày với phát triển nhanh chóng thiết bị điện – điện tử việc giao tiếp thiết bị với máy tính điện thối cần thiết Điều khơng tận dụng tài nguyên, khả xử lý máy tính mà cịn giúp sử dụng thiết bị cách linh hoạt thông minh Cùng với phát triển Internet ứng dụng truy cập giám sát, quản lý ngày phổ biến vào sống Xuất phát từ nhu cầu khai thác ưu điểm kiến thức học, chúng em định tìm hiểu đề tài: “THIẾT KẾ NHÀ TRỒNGTHƠNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO” 1.2 Tầm quan trọng đề tài Đây đề tài nghiên cứu mang tính thực tiễn việc vận dụng kiến thức học vào thực tế - Về mặt khoa học, đề tài giúp cho nhóm em hiểu rõ cách thức truyền liệu từ hệ thống mạch điện lên web server cách trích xuất liệu từ web server, đồng thời áp dụng công nghệ IOT để điều khiển thiết bị vào nông nghiệp - Về mặt thực tiễn, đề tài áp dụng vào thực tế để điều khiển, quản lý, giám sát nhà kính thơng minh, quản lý nhân viên, quản lý xe bãi,v.v 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Cách thức giao tiếp mạch điện thoại - Cách lập trình cho Arduino - Tìm hiểu module Arduino mega 2560, RC522, Arduino Ethernet Shiled, RTC DS3231, cảm biến ánh sáng, nhiệt độ độ ẩm đất - Tìm hiểu phần mềm Blynk GVHD: Th.S Nguyễn Trung Dũng Khóa luận tốt nghiệp 1.4 Nhà trồng thơng minh ngồi thực tiễn Hình 1.1.Mơ hình thực tế 10 ... Phan Vũ Minh Đạt MSSV: 15056241 Tên đề tài THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THƠNG MÌNH SỬ DỤNG ARDUINO Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) Thiết kế điều khiển mơ hình nhà kính thông minh sử dụng Arduino Kết dự... NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN - - KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO ` GVHD: ThS NGUYỄN TRUNG DŨNG LỚP: DHDKTD11C SVTH: BÙI MINH TỨ 15091781... khiển phạm vi rộng, điều khiển tốc độ thang máy mượt nên sử dụng phổ biến Tham gia nghiên cứu đề tài: ? ?Thiết kế nhà trồng thông minh sử dụng Arduino? ?? Dưới sư hướng dẫn thầy Nguyễn Trung Dũng Trong